약 1300nm~1550nm에서 작동하는 InGaAs/InP PIN 웨이퍼에 제작된 광검출기의 수요가 크게 증가했습니다. 따라서 반도체 웨이퍼 파운드리에는 좋은 소식입니다.팜샤먼, 전자 및 전력 장치 제조를 위한 반도체 기판 및 에피택시 웨이퍼를 제공합니다. PIN 광검출기용 InGaAs 웨이퍼는 PAM-XIAMEN의 중요한 에피택시 웨이퍼 중 하나입니다. 아래에서 InGaAs 광검출기에 대한 특정 에피택시 구조를 예로 들어 보겠습니다.

1. Epitaxy Structure of InGaAs/InP Photodetector

No.1 InGaAs/InP 이종구조

No.2 InGaAs 광검출기 웨이퍼

PAM200624-INGAAS

말:

1) 이 구조는 1550nm 파장 검출기(PD)로 사용할 수 있습니다.

2) P + InGaAs에 Zn 도핑을 사용하는 것이 PD 특성에 더 좋으며, P + InGaAs 아래에 InP층을 추가하는 것이 좋다. 원래 디자인을 유지하려면 원래 디자인을 기반으로 P + InGaAs 아래에 P AlInAs 레이어를 추가하는 것이 좋습니다. 그러면 PD 특성도 향상될 수 있습니다.

3) 접촉이 있는 감지기의 구조는 다이어그램으로 표시됩니다.

No. 3 InGaAs on InP Substrate for Single-Photon Photodetector

PAMP20345-INGAAS

Heterostructure for a single-photon photodetector with an absorption region based on InGaAs on an indium phosphide substrate

Manufacturing technology – MOCVD

Dia – 50.8 mm

Substrate material – InP

Substrate thickness – 350+/-25um 

The SEMI-EJ is shown as diagram:

Mark:

The PL wavelength of this structure is – 1.55um, and the wavelength range is – 1.0-1.7 um;

Concentration tolerance should be +/-15%.

No.4 PIN Wafer to Fabricate Waveguide Photo-Detector

PAM200519 – INGAAS

Based on InP substrate:

n-InP: 250nm  Nc>~

In0.55Ga0.45As: ~nm Nc~

p-InP: ~nm Nc>10^18

Roughness of epi-layer, Ra<0.5nm

Single side polished

2. 광검출기용 InGaAs 에피택셜 구조

PIN용 No.1 1550nm InGaAs Epi 구조에 대해 자세히 설명합니다. 재료 구조는 InP/InGaAs/InP 이중 이종 접합이며, 핀 구조는 에피택시 기술로 성장됩니다. InGaAs 흡수층 위의 InP 층은 1.31um 및 1.55um 파장의 빛에 투명한 넓은 밴드 갭 물질이며 광 발생 캐리어는 InGaAs 물질에서만 생성되어 생성 및 확산을 방지합니다. 빛 생성 소수 캐리어.

이 구조는 양자 효율 및 주파수 응답 측면에서 단일 이종접합 검출기의 구조에 비해 분명한 이점이 있습니다. 에피택시 구조의 설계에서 가장 중요한 것은 흡수층의 설계이다. 높은 응답성과 작은 접합 커패시턴스를 보장할 수 있을 만큼 충분한 두께를 가져야 하며, InGaAs 광검출기의 응답 대역폭을 향상시키기 위해 캐리어 통과 시간을 단축하기 위해 최대한 얇게 해야 하므로 흡수층의 두께를 절충안으로 선택해야 합니다.

파장에 따른 반도체 물질의 흡수계수 변화를 그림으로 나타내었다. InGaAs 재료의 경우 1310nm 파장에서의 흡수 계수는 1.15um입니다.^-1, 1550nm 파장에서의 흡수 계수는 0.67um^-1.

에피택시 스택을 성장시킬 때, 다른InP 기판, 예를 들어 N형 및 반절연은 접촉 설계에 따라 에피택셜 층을 성장시키는 데 사용할 수 있습니다. InP 기판 위에 버퍼와 접촉층을 성장시킨 다음 InGaAs 흡수층을 성장시킨다. 버퍼, 접촉 및 흡수층의 도핑 수준과 두께는 작동 파장에 최적화되어 있습니다. 필요한 InGaAs 광검출기의 특성과 차단 파장 선택에 따라 에피층은 공간 전하 영역, 계면 및 캡과 같은 추가 스택으로 구성될 수 있습니다. 이 층은 드리프트, 확산 및 캐리어 재결합을 제어하고 표면 전류 누출을 방지하기 위해 성장합니다.

3. InGaAs의 파장과 굴절률의 관계

다음 다이어그램은 InGaAs 재료의 파장이 길수록 굴절률이 작아짐을 보여줍니다. 자세한 매개 변수에 대한 자세한 내용은 이메일을 보내주십시오tech@powerwaywafer.com.

4. PIN 광검출기용 InGaAs/InP 재료

천연 반도체 재료 중 Ge(밴드갭 0.66eV, 흡수단 1.88um에 해당)만 광섬유 통신의 장파장(1.3-1.6μm) 대역에서 사용되는 광검출기를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 그러나 Ge의 밴드갭은 상대적으로 작고 제조된 소자는 상온 이상에서 작동할 때 더 높은 노이즈를 갖는다. 1.31um-1.55um의 장파장에서 작동하는 광검출기는 일반적으로 InGaAs/InP 재료를 사용합니다. InGaAs 재료의 밴드 갭은 0.75eV이고 흡수 스펙트럼은 석영 섬유의 1.3um 저분산 및 1.55um 저손실 창을 포함하여 1.00-1.65um의 광섬유 통신 대역을 커버할 수 있습니다. 결과적으로 InGaAs는 광통신 대역의 광검출기에 이상적인 재료입니다.

InGaAs는 InP 재료와 완전한 격자 정합을 달성할 수 있으므로 고품질 에피택셜 층이 InP 기판에 성장될 수 있으며 InGaAs 재료의 전자 이동도가 매우 높습니다. 이러한 특성으로 인해 InGaAs PIN 광검출기는 응답 속도가 매우 빠르고 암전류가 작습니다.

InGaAs PIN 광다이오드의 성공적인 개발은 Ge 광다이오드의 큰 암전류 및 열악한 온도 특성의 단점을 극복하고 광통신의 장중계 전송 및 다중 파장 전송 기술을 위한 양질의 핵심 소자를 제공합니다.

5. InGaAs 광검출기의 광주입 방향

광 주입 방향에 대해 InGaAs/InP 에피 웨이퍼 기반 PIN 광검출기에는 두 가지 방법이 있습니다. 다른 하나는 전면광 주입 방식으로 P형에서 빛이 들어오는 방식이다. 후면 광 주입 장치의 경우 InP 기판(Eg=1.35eV)은 장파장용 광 투과층이며 표면 반사 계수가 작습니다. 재료 매개변수가 적절하게 제어되면 광 생성 캐리어가 공핍층에서 직접 생성될 수 있습니다. 이 구조는 높은 양자 효율과 작은 접합 커패시턴스의 장점이 있습니다.

그러나 이 구조에서 입사광은 PN 접합에서 멀리 떨어져 있고 빛의 발산은 초고속 InGaAs 광검출기의 측벽에서 흡수를 일으켜 주파수 특성에 영향을 미칩니다. 또한, 소자의 양자 효율 및 암전류는 재료의 성장에 의해 크게 제한되고, 반복성이 불량하고, 제조 공정이 더 복잡하다. 후면 광 주입 장치와 비교할 때 전면 광 주입 장치는 공정이 간단하고 입사광이 PN 접합에 매우 가깝고 결합 효과가 좋습니다. InGaAs 광검출기 웨이퍼 어레이에 대한 합리적인 매개변수 설계 및 일부 특수 공정 기술을 통해 확산 접합 깊이 제어 및 큰 접합 정전 용량과 같은 단점을 극복할 수 있습니다.

자세한 내용은 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. victorchan@powerwaywafer.com 과 powerwaymaterial@gmail.com.